视觉测量—结构光标定1

结构光标定

结构光是一组由投射器（点，线，面）和摄像机组成的系统结构，用投影器投射特定的光信息到物体表面后及背景后，由摄像头采集，根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息，进而复原整个三维空间。结构光标定是实现测量的首要工作，其目的在于确定激光器与摄像机的位置关系。

根据测量需求的不同，摄像机与投射器相对位置关系可以统一于外部坐标系或者摄像机坐标系，统一于外部坐标系的标定，往往需要借助高精度测量仪器，而统一于摄像机坐标系，标定过程相对容易，针对具体结构，选择合适的方法。值得注意的是，结合精度需求，选择合适的标定方法，标定精度与测量精度关系密切。

点结构光标定原理

准直激光器是最常见的投射器，准直激光器与摄像机组成的结构光系统利用激光三角法实现三维测量，具有容易组装，原理简单等特点。在有些情况下，其相对位置标定通过机械定位实现，但不具备普遍适用性，下面将介绍一种实用性标定方法。
标定原理图：

标定步骤：
（1）将棋盘格置于摄像机视场范围内，激光器投射在棋盘格上，多次改变棋盘格位置，同时摄像机拍摄图像，利用Zhang的摄像机标定法解算出摄像机内外参数矩阵。
（2）对所摄图像进行处理，提取激光光斑中心的坐标信息(u,v)(u,v)(u,v)，根据内外参数矩阵求解激光光斑中心在靶标坐标系下坐标(x,y,z)(x,y,z)(x,y,z),其中z=0z=0z=0，如下式所示：
K[uv1]=[f/dx0u000f/dyv000010][RT01][xyz1]K\left[\begin{matrix}u\\v\\1\end{matrix}\right]= \left[\begin{matrix}f/d_x&0&u_0&0\\0&f/d_y&v_0&0\\0&0&1&0\\\end{matrix}\right] \left[\begin{matrix}R&T \\0&1\end{matrix}\right] \left[\begin{matrix}x \\y \\z\\1\end{matrix}\right]K⎣⎡uv1⎦⎤=⎣⎡f/dx000f/dy0u0v01000⎦⎤[R0T1]⎣⎢⎢⎡xyz1⎦⎥⎥⎤

[xcyczc1]=[RT01][xyz1]\left[\begin{matrix}x_c \\y_c \\z_c\\1\end{matrix}\right]= \left[\begin{matrix}R&T \\0&1\end{matrix}\right] \left[\begin{matrix}x \\y \\z\\1\end{matrix}\right]⎣⎢⎢⎡xcyczc1⎦⎥⎥⎤=[R0T1]⎣⎢⎢⎡xyz1⎦⎥⎥⎤

（3）重复上一步骤操作，得到激光束上多个激光光斑中心坐标，对其进行空间直线拟合，确定激光束在摄像机坐标系下空间位姿，标定完成。

涉及相关内容：
摄像机成像模型：链接: link.
摄像机标定：链接: link.